JP6969330B2

JP6969330B2 - 鉄系粉末混合物及び鉄系焼結部材の製造方法

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Publication number: JP6969330B2
Application number: JP2017231624A
Authority: JP
Inventors: 祐司山西; 昌史高橋
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2021-11-24
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Description

本発明の実施形態は、鉄系粉末混合物及び鉄系焼結部材の製造方法に関する。

粉末冶金法により製造される鉄系焼結部材は、溶製法では得ることができない特殊な金属組織を有することから、各種用途に適用されている。

鉄系焼結部材は、例えば、鉄粉末と、銅粉末、ニッケル粉末等の合金用粉末と、黒鉛粉と、成形潤滑剤などを含有する混合物をプレス成形し、焼結することにより製造される。近年、部品形状の複雑化、厳しい寸法公差等の要求に対応するため、焼結後、焼結体に切削加工が施される場合がある。焼結体を円滑に切削加工できるようにするために、焼結体に良好な被削性を付与する技術が検討されている。

焼結体の被削性を向上させる方策として、焼結体に硫化マンガン（ＭｎＳ）を含有させる方法が知られている。硫化マンガンによってもたらされる被削性改善効果は、硫化マンガンが切り屑の分断を促進することによるものであると考えられている。この方法では、焼結体を得るために、原料として硫化マンガン粉末が添加された鉄系粉末混合物が使用される。

別の方法として、ゲーレナイト等の複合酸化物を添加することによって焼結体の被削性を高める方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、粉末冶金用鉄系混合粉末において、鉄粉を主体とし、アノールサイト相及び／又はゲーレナイト相を有する平均粒径５０μｍ以下のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系複合酸化物の粉末を０．０２〜０．３質量％含有することを特徴とする粉末冶金用鉄系混合粉末が開示されている。特許文献１では、切削時に、工具の表面にアノールサイト相及び／又はゲーレナイト相のＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系複合酸化物の保護皮膜が形成され、被削性が改善すると考えられている。

特開平９−２７９２０４号公報

本発明の実施形態は、高い被削性を備えた焼結体を得ることができる鉄系粉末混合物を提供することを目的とする。また、本発明の他の実施形態は、鉄系焼結部材を効率よく製造できる製造方法を提供することを目的とする。

本発明には様々な実施形態が含まれる。実施形態の例を以下に列挙する。本発明は以下の実施形態に限定されない。

一実施形態は、鉄粉末及び鉄合金粉末からなる群から選択される少なくとも１種を含む主原料粉末と、副原料粉末と、高級脂肪酸のカルシウム塩粉末とを含有する、鉄系粉末混合物に関する。

好ましい一実施形態によれば、前記高級脂肪酸のカルシウム塩粉末は、ベヘン酸カルシウム粉末を含む。

好ましい一実施形態によれば、前記高級脂肪酸のカルシウム塩粉末の含有量は、前記主原料粉末の全質量に対し、０．１〜１．２質量％である。

他の実施形態は、前記いずれかの鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、及び、前記焼結体を切削加工する切削加工工程、を有する鉄系焼結部材の製造方法に関する。

他の実施形態は、前記いずれかの鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、前記焼結体を熱処理し、熱処理体を得る熱処理工程、及び、前記熱処理体を切削加工する切削加工工程、を有する鉄系焼結部材の製造方法に関する。

他の実施形態は、前記いずれかの鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、前記焼結体を水蒸気処理し、水蒸気処理体を得る水蒸気処理工程、及び、前記水蒸気処理体を切削加工する切削加工工程、を有する鉄系焼結部材の製造方法に関する。

好ましい一実施形態によれば、前記切削加工工程において、チタンを少なくとも表面に含む切削工具を用いて切削加工を行う。

本発明の実施形態によれば、高い被削性を備えた焼結体を得ることができる鉄系粉末混合物を提供することができる。また、本発明の他の実施形態によれば、鉄系焼結部材を効率よく製造できる製造方法を提供することができる。

図１は、実施例２において実施した旋盤加工工程を示す模式図である。図２は、実施例２において使用した切削工具を示す斜視模式図である。図３は、実施例２において使用した切削工具の一部分を示すデジタルマイクロスコープ写真である。図４は、実施例２及び比較例２における焼結体の被削性の評価結果を示すグラフである。図５は、実施例２及び比較例２において使用した切削工具の一部分を示す電子顕微鏡写真である。

本発明の実施形態について説明する。本発明は以下の実施形態に限定されない。
＜鉄系粉末混合物＞
一実施形態によれば、鉄系粉末混合物は、鉄粉末及び鉄合金粉末からなる群から選択される少なくとも１種を含む主原料粉末と、副原料粉末と、高級脂肪酸のカルシウム塩粉末とを少なくとも含有する。

（主原料粉末）
主原料粉末は、鉄（Ｆｅ）粉末及び鉄合金粉末からなる群から選択される少なくとも１種を含む。鉄合金に含まれる元素として、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）等が挙げられる。

主原料粉末として、具体的には、公知の鉄系焼結材料を用いることができる。例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）のＺ２５５０に規定されているＳＭＦ１種（純鉄系）、ＳＭＦ２種（鉄−銅系）、ＳＭＦ３種（鉄−炭素系）、ＳＭＦ４種（鉄−銅−炭素系）、ＳＭＦ５種（鉄−ニッケル−銅−炭素系）、ＳＭＦ６種（鉄−銅−炭素系）、ＳＭＦ７種（鉄−ニッケル系）、ＳＭＦ８種（鉄−ニッケル−炭素系）、ＳＭＳ１種（オーステナイト系ステンレス鋼）、ＳＭＳ２種（フェライト系ステンレス鋼）等；アメリカ鉄鋼協会規格（ＡＩＳＩ）の４１００種（鉄−ニッケル−モリブデン系）、４６００種（鉄−クロム−マンガン系）等が挙げられる。主原料粉末は、１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

（副原料粉末）
副原料粉末は、鉄粉末、鉄合金粉末、及び高級脂肪酸のカルシウム塩粉末以外の粉末であり、例えば、金属粉末、金属合金粉末、炭素（Ｃ）粉末、潤滑剤粉末等が挙げられる。副原料粉末により、焼結体を改質、強化等することが可能である。副原料粉末は、所望とする焼結体の特性に応じ、適宜選択して使用することができる。

金属粉末及び金属合金粉末に含まれる元素として、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の鉄（Ｆｅ）以外の金属元素が挙げられる。具体的には、銅粉末、銅合金粉末、ニッケル粉末、ニッケル合金粉末、タングステン粉末、モリブデン粉末等が挙げられる。炭素粉末としては、例えば、黒鉛粉末、カーボンブラック、フラーレン等が挙げられる。潤滑剤粉末としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸塩、脂肪酸アルコール等が挙げられる。具体例を挙げると、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム等である。副原料粉末は、１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

（高級脂肪酸のカルシウム塩粉末）
高級脂肪酸のカルシウム塩粉末は、焼結体の被削性を向上させることができる。高級脂肪酸のカルシウム塩粉末を含む原料粉末を用いて作製した焼結体を切削工具により切削すると、切削工具の表面にカルシウムを含む付着物が付着し、付着物の存在によって切削工具の寿命が向上すると考えられる。切削工具の表面にカルシウムを含む付着物が形成されていることは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による表面観察及び電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による元素分析により確認できる。

高級脂肪酸のカルシウム塩粉末を含む原料粉末を用いて作製した焼結体では、原料粉末及び副原料粉末に由来する結晶粒と気孔との界面に、カルシウムが濃化して存在していると推測される。結晶粒と気孔との界面にカルシウムが濃化して存在していることは、例えば、結晶粒の気孔と接する表面を、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により分析することで確認できる。

高級脂肪酸のカルシウム塩粉末は、潤滑剤としての効果も奏するために、成形体を金型から抜出す際の成形体と金型との摩擦が低減され、かじり、欠け等の不良の発生を抑えることができる。また、ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系複合酸化物のような硬い粉末ではないことから、十分な成形体の密度を保つことができる。さらに、高級脂肪酸のカルシウム塩粉末は、加熱されると高級脂肪酸が分解し除去されるために、焼結時に鉄粉末及び鉄合金粉末の拡散接合が阻害されることがなく、十分な機械的強度を有する焼結体が得られる。加えて、高級脂肪酸のカルシウム塩粉末は安価であり、使用によって製造コストを大幅に上昇させることなく切削工具の摩耗を抑えることができるため、全体として効率よく、経済性に優れた鉄系焼結部材を提供できる。

高級脂肪酸の炭素数は、潤滑剤としての十分な効果を得る観点から、１２以上が好ましく、１５以上がより好ましく、１８以上が更に好ましい。また、高級脂肪酸の炭素数は、被削性を向上させ、かつ、高い成形体の密度を得る観点から、２８以下が好ましく、２６以下がより好ましく、２４以下が更に好ましい。高級脂肪酸は、飽和脂肪酸であっても、不飽和脂肪酸であってもよく、好ましくは飽和脂肪酸である。

高級脂肪酸としては、具体的には、ステアリン酸、リシノール酸、ベヘン酸、モンタン酸、ラウリン酸、パルミチン酸等が挙げられ、好ましくはベヘン酸である。高級脂肪酸のカルシウム塩粉末は、１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

（組成）
鉄系粉末混合物における副原料粉末の含有量は、鉄系焼結部材の用途に応じて設定すればよく、例えば、主原料粉末の全質量を基準として、０．５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは１．０質量％以上であり、更に好ましくは１．５質量％以上である。また、鉄系粉末混合物における副原料粉末の含有量は、主原料粉末の全質量を基準として、４．０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３．５質量％以下であり、更に好ましくは３．０質量％以下である。

鉄系粉末混合物における高級脂肪酸のカルシウム塩粉末の含有量は、被削性及び潤滑性の向上の観点から、主原料粉末の全質量を基準として、好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは０．２質量％以上であり、更に好ましくは０．３質量％以上である。また、鉄系粉末混合物における高級脂肪酸のカルシウム塩粉末の含有量は、成形体及び焼結体の密度の向上の観点から、好ましくは１．２質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下であり、更に好ましくは０．９質量％以下である。

一実施形態によれば、成形体の密度及び焼結体の被削性の向上の観点から、鉄系粉末混合物は、高級脂肪酸のカルシウム塩以外には、高級脂肪酸及びこれを含む化合物を含有しないことが好ましく、有機化合物を含有しないことがより好ましい。高級脂肪酸を含む化合物の例として、高級脂肪酸の塩、高級脂肪酸のエステル、高級脂肪酸のアミド等が挙げられる。例えば、潤滑剤として知られているステアリン酸亜鉛は、含有させることによって成形体の密度の低下に繋がる傾向がある。また、焼成時の加熱によって亜鉛が気化しやすいために、焼結後に焼結体内に亜鉛は残存しない。そのため、ステアリン酸亜鉛によって、被削性向上の効果を得ることはできない。

また、一実施形態によれば、成形体の密度及び焼結体の被削性の向上の観点から、鉄系粉末混合物は、主原料粉末と、金属粉末、金属合金粉末、及び炭素（Ｃ）粉末からなる群から選択される副原料粉末と、高級脂肪酸のカルシウム塩粉末と、不可避不純物とからなる混合物である。不可避不純物の含有量は、鉄系粉末混合物の全質量を基準として、例えば、０．１質量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以下であり、より好ましくは０．０３質量％以下である。

鉄系粉末混合物の具体例として、鉄粉末、１．０〜２．０質量％の銅粉末、０．５〜１．５質量％の黒鉛粉末、０．２〜１．０質量％のベヘン酸カルシウム粉末、及び０．１質量％以下の不可避不純物とからなる混合物が挙げられる。不可避不純物の含有量は、鉄系粉末混合物の全質量に対する割合（質量％）であり、それ以外の成分の含有量は、いずれも鉄粉末の質量に対する割合（質量％）である。

＜鉄系焼結部材の製造方法＞
一実施形態によれば、鉄系焼結部材の製造方法は、上述の鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、及び、前記焼結体を切削加工し、鉄系焼結部材を得る切削加工工程、を有する。鉄系焼結部材の製造方法は、脱脂工程、熱処理工程、水蒸気処理工程等の任意の工程を更に有してもよい。

任意の工程を更に有する製造方法として、例えば、以下の製造方法が挙げられる。
一実施形態によれば、鉄系焼結部材の製造方法は、上述の鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、前記焼結体を熱処理し、熱処理体を得る熱処理工程、及び、前記熱処理体を切削加工する切削加工工程、を有する。
一実施形態によれば、鉄系焼結部材の製造方法は、上述の鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、前記焼結体を水蒸気処理し、水蒸気処理体を得る水蒸気処理工程、及び、前記水蒸気処理体を切削加工する切削加工工程、を有する。

熱処理体は少なくとも熱処理が施された焼結体であり、水蒸気処理体は少なくとも水蒸気処理が施された焼結体である。すなわち、焼結体の例には、熱処理及び水蒸気処理が行われていない焼結体；熱処理体；水蒸気処理体等が含まれる。

（成形工程）
成形工程では、鉄系粉末混合物を所望の金型に充填し、圧縮成形し、成形体（圧粉体）を得る。成形方法に特に制限はなく、ウイズドロアル法、フローティングダイ法等を適用できる。成形の際に、金型に潤滑剤を塗布し、金型潤滑成形を行ってもよい。また、成形の際に、鉄系粉末混合物及び金型を加熱し、温間成形を行ってもよい。加熱の温度は、例えば１００〜１４０℃である。成形圧力は任意であるが、例えば５００〜９００ＭＰａである。

（焼結工程）
焼結工程では、成形体を焼結炉にて所定の雰囲気と温度により焼結する。焼結条件は、鉄系粉末混合物に応じ、適宜設定することができる。焼結温度は、例えば、１，０００〜１，４００℃である。焼結を十分に進行させるという観点から、焼結温度は１，１００以上であることが好ましい。一方、焼結体内にカルシウムを残存させ、切削性向上の十分な効果を得る観点から、焼結温度は、１，３００℃以下であることが好ましく、１，２００℃以下であることがより好ましい。また、例えば、焼結時間は、５〜１５０分である。焼結は、通常は、窒素ガス等の非酸化性の雰囲気下で行うことが好ましい。

（熱処理工程）
熱処理工程では、焼結体に熱を加え、用途に応じて焼結体に所望の性質を付与する。熱処理によって、例えば、強さ、硬さ、粘り、耐衝撃性等の性質を向上させることができる。熱処理には、焼入れ、焼き戻し、焼きなまし、焼きならし等がある。例えば、熱処理は、６００〜９００℃の範囲で加熱した後、放冷などによって冷却するプロセスが採られる。この後に、鉄系材料のオーステナイト領域温度で加熱して焼入れし、更に焼戻ししてもよい。

熱処理のガス雰囲気は、大気でもよいが、焼結体が酸化しにくいガス雰囲気が好ましい。例えば、窒素ガス等の非酸化性ガス、分解アンモニアガス等の還元性ガス、浸炭性ガス（例えば、カーボンポテンシャルが０．１〜１．２％の範囲内の水素、窒素、一酸化炭素の混合ガス）等から選択することができる。

（水蒸気処理工程）
水蒸気処理工程では、焼結体を水蒸気に曝す。水蒸気は高温であることが好ましく、例えば、３７０〜５８０℃である。水蒸気処理の方法として、焼結体に水蒸気を噴射する方法が挙げられる。水蒸気は焼結体の表層部から内部の気孔に浸透し、焼結体の表層部及び鉄基地と気孔の界面部分に酸化鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）相が形成される。酸化鉄相により、気孔に丸みを生じさせて切欠き感受性を鈍化させ、疲れ強さを向上させることができる。水蒸気の噴射には、メッシュベルト炉、高気圧が維持できるポット型炉等を利用することができる。酸化鉄相を深い部分まで形成することができる点で、ポット型炉が好ましい。

（切削加工工程）
切削加工工程では、焼結体（熱処理及び水蒸気処理が行われていない焼結体；熱処理体；水蒸気処理体等）を所望の形状に切削加工する。切削加工は、旋削加工、転削加工、又はこれらの両方であってよい。旋削加工としては、旋盤加工等が挙げられ、転削加工としては、フライス加工、穴あけ加工等が挙げられる。切削工具は、単刃工具であっても、又は、多刃工具であってもよい。切削工具の例として、バイト、フライス、エンドミル、ドリル、リーマ等が挙げられる。多数種の加工を行う場合、マシニングセンタを使用してもよい。

切削工具の材料として、サーメット、セラミックス、超硬合金、高速度工具鋼、ダイヤモンド焼結体、ｃＢＮ焼結体等が挙げられる。切削工具は、表面にコーティング層を有する工具であってもよい。コーティング層として、窒化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム等を含む層が挙げられる。

焼結体を切削した際に、特に良好な耐久性を示すという点で、少なくとも表面にチタンを含有する工具を用いることが好ましい。耐摩耗性、耐熱性等に優れるという観点から、サーメット製の切削工具又はＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）によりサーメットがコーティングされた切削工具を特に好ましく使用することができる。サーメットは、炭化物、窒化物等のセラミックスを金属で焼結結合して得られる材料である。

（任意の工程）
鉄系焼結部材の製造方法が有してもよい任意の工程として、粉末を混合する混合工程、有機物等を除去する脱脂工程、焼結体を圧縮する再圧縮工程、焼結体の表面を処理する表面処理工程等が挙げられる。

（鉄系焼結部材）
前記製造方法により得られる鉄系焼結部材は、エンジンの動弁系機構の構成部品であるバブルガイド、バルブシート等；モーターの構成部品であるロータコア等；各種スプロケット等として好ましく使用できる。

本発明の実施形態について実施例により具体的に説明する。本発明の実施形態は以下の実施例に限定されない。

＜鉄系粉末混合物の作製＞
［実施例１］
最大粒径１８０μｍ以下のアトマイズ鉄粉、最大粒径１５０μｍ以下の電解銅粉、平均粒径１０μｍの天然黒鉛粉末、及び平均粒径２０μｍのベヘン酸カルシウム粉末を、１０ｋｇ用Ｖ型混合機に投入し、３０分間混合し、鉄系粉末混合物を得た。鉄粉を基準とする各粉末の混合割合（質量％）を表１に示す。

［比較例１］
ベヘン酸カルシウム粉末を平均粒径１３μｍのステアリン酸亜鉛粉末に変更した以外は、実施例１と同様に鉄系粉末混合物を調製した。鉄粉を基準とする各粉末の混合割合（質量％）を表１に示す。

＜焼結体の被削性の評価＞
［実施例２］
以下の方法に従い、実施例１で得た鉄系粉末混合物を用い、焼結体を作製した。焼結体を切削し、切削工具の摩耗量及び表面状態を確認することによって、焼結体の被削性を評価した。

（焼結体の作製）
成形工程
鉄系粉末混合物を、金型に充填し、成形体の密度が６．６ｇ／ｃｍ^３になるように圧力を調節して、外径５０ｍｍ、内径３０ｍｍ、全長２０ｍｍの成形体を得た。
成形工程では、成形体を良好な状態で金型から抜出すことができ、成形体には、かじり、欠け等の不良が生じなかった。ベヘン酸カルシウム粉末により十分な潤滑効果が得られた。

焼結工程
成形体を、焼結炉内にて、非酸化雰囲気下（Ｎ_２＋５体積％Ｈ_２雰囲気下）で、６００℃にて１５分間の予備加熱を行い、続いて１，１３０℃にて２０分間加熱して、焼結体を得た。

（切削工具の摩耗量の評価）
焼結体の端面を、旋盤加工により切削距離が３．８ｋｍとなるまで切削した。旋盤加工は以下の条件に従って実施した。図１は、旋盤加工工程を示す模式図である。図１中、１は切削工具を、４はホルダを、５は焼結体を示し、図１（ａ）は側面模式図であり、図２（ｂ）は正面模式図である。

切削機械：ＮＣ旋盤（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ旋盤）、
切削工具：サーメット製スローアウェイチップ（材質：ＮＸ２５２５、三菱マテリアル株式会社製「ＴＮＭＧ１６０４０４」）
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１０ｍｍ／ｒｅｖ
取り代：０．１５ｍｍ

所定の切削距離（０．７５、１．５０、２．２５、３．００、３．７５ｋｍ）に達した時点で、切削工具をデジタルマイクロスコープ（株式会社キーエンス製「ＶＨＸ−１０００」）により観察し、切削工具の逃げ面の摩耗部の幅を測定し、測定値を摩耗量とした。図２は、切削に使用した後の切削工具を示す斜視模式図である。図２中、１は切削工具を、２はすくい面を、３は逃げ面を、３ａは逃げ面の摩耗部を、３ｂは摩耗部の幅を示す。２ａは、後述する付着物である。図３は、３．７５ｋｍの切削を行った後の切削工具の一部分を、デジタルマイクロスコープにより観察し撮影して得た写真である。また、図４は、切削距離と逃げ面の摩耗量との関係を示すグラフである。

図４に示されるように、ベヘン酸カルシウム粉末を含有する鉄系粉末混合物を使用して作製された焼結体は、切削工具の摩耗を大幅に抑えることができ、被削性が優れていた。ベヘン酸カルシウム粉末を含有する鉄系粉末混合物を用いれば、切削工具の劣化を防止できるために、鉄系焼結部材の製造コストを抑えることができる。

（切削工具の表面状態の評価）
１．５ｋｍ及び３．７５ｋｍの切削を行った後の切削工具のすくい面を走査型電子顕微鏡（株式会社島津製作所製「ＥＰＭＡ−１６００Ｗ」、倍率２００倍）により観察したところ、付着物が確認された。図５の左側の写真は、３．７５ｋｍの切削を行った後の切削工具のすくい面の一部分の走査型電子顕微鏡写真であり、写真中、矢印により付着物を示す。また、電子線マイクロアナライザ（株式会社島津製作所製「ＥＰＭＡ−１６００Ｗ」、測定条件：加速電圧１５ｋＶ、試料電流１００ｎＡ）により元素分析を行った結果、付着物にはカルシウムが含まれることが確認された。

図５に示されるように、ベヘン酸カルシウム粉末を含有する鉄系粉末混合物を使用して作製された焼結体を切削加工すると、切削工具の表面にはカルシウムを含む付着物が形成された。カルシウムを含む付着物によって、切削工具の摩耗が抑えられたと考えられる。

［比較例２］
比較例１で得た鉄系混合粉末を使用した以外は実施例２と同様に、焼結体を作製した。また、切削距離を変更した以外は実施例２と同様に、焼結体の被削性を評価した。図４に、切削距離と逃げ面の摩耗量との関係を示す。走査型電子顕微鏡による観察の結果、１．５ｋｍの切削を行った後の切削工具に付着物は確認できなかった。図５の右側の写真は、１．５ｋｍの切削を行った後の切削工具のすくい面の一部分の走査型電子顕微鏡写真である。

図４に示されるように、ベヘン酸カルシウム粉末を含有しない鉄系粉末混合物を使用して作製された焼結体は、被削性が劣っていた。被削性が劣ると切削工具の頻繁な交換が必要となり、鉄系焼結部材の製造コストが上昇する。

本発明の実施形態である鉄系粉末混合物によれば、高い被削性を備えた焼結体を得ることができる。また、本発明の実施形態である鉄系焼結部材によれば、鉄系焼結部材を効率よく製造することができる。

１切削工具
２すくい面
２ａ付着物
３逃げ面
３ａ摩耗部
３ｂ摩耗部の幅
４ホルダ
５焼結体

Claims

鉄粉末及び鉄合金粉末からなる群から選択される少なくとも１種を含む主原料粉末と、
副原料粉末と、高級脂肪酸のカルシウム塩粉末とを含有し、前記高級脂肪酸のカルシウム塩粉末が、ベヘン酸カルシウム粉末を含む、鉄系粉末混合物。
鉄粉末、鉄粉末の質量に対して１．０〜２．０質量％の銅粉末、鉄粉末の質量に対して０．５〜１．５質量％の黒鉛粉末、鉄粉末の質量に対して０．２〜１．０質量％のベヘン酸カルシウム粉末、及び鉄系粉末混合物の全質量に対して０．１質量％以下の不可避不純物からなる、請求項１に記載の鉄系粉末混合物。
前記高級脂肪酸のカルシウム塩粉末の含有量が、前記主原料粉末の全質量に対し、０．
１〜１．２質量％である、請求項１又は２に記載の鉄系粉末混合物。
請求項１〜３のいずれかに記載の鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、
前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、及び、
前記焼結体を切削加工する切削加工工程、
を有する鉄系焼結部材の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、
前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、
前記焼結体を熱処理し、熱処理体を得る熱処理工程、及び、
前記熱処理体を切削加工する切削加工工程、
を有する鉄系焼結部材の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の鉄系粉末混合物を成形し、成形体を得る成形工程、
前記成形体を焼結し、焼結体を得る焼結工程、
前記焼結体を水蒸気処理し、水蒸気処理体を得る水蒸気処理工程、及び、
前記水蒸気処理体を切削加工する切削加工工程、
を有する鉄系焼結部材の製造方法。
前記切削加工工程において、チタンを少なくとも表面に含む切削工具を用いて切削加工
を行う、請求項４〜６のいずれかに記載の鉄系焼結部材の製造方法。